CN108055765A - 一种pcb的制造方法及pcb - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种PCB的制造方法及PCB，该制造方法包括：S100、制备嵌设有散热组件的基板；S200、在所述散热组件与所述基板的间隙内填塞填充材料，所述散热组件与所述基板未电气连通；S300、对嵌设有所述散热组件的所述基板整体进行沉铜及电镀，所述散热组件与所述基板电气连通。该PCB包括：具有通槽的基板；散热组件，其嵌设于所述通槽内，所述散热组件与所述通槽的间隙内设置填充材料，所述散热组件和所述基板的表面设有线路图形。本发明提供的PCB制造方法及PCB能有效提高发热元器件的散热效率及线路图形的设计密度，简化工艺流程，节省制造成本。

Description

一种PCB的制造方法及PCB

技术领域

本发明涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种PCB的制造方法及PCB。

背景技术

印制电路板(Printed circuit board，简称PCB)，是电子元器件电气连接的提供者。在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。在当代，电路面板只是作为有效的实验工具而存在，而印制电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。

随着电子产品技术的发展，PCB板上元器件的设计向着表贴化、小型化及高密度方向的发展趋势越来越明显，元器件主频不断提高，单个元器件的功耗逐渐增大，导致热流密度的急剧提高。因此为保证电子设备的使用寿命，就必须解决发热元器件的散热问题。当前主流的PCB散热技术主要有金属基板散热技术、陶瓷基板散热技术和埋铜块技术，利用金属或陶瓷的高导热性能把PCB表面发热元器件工作时产生的热量及时散发出去，从而降低发热元器件和电子产品的温度，提高其使用寿命和电气性能。

但上述散热技术因散热材料使用量大，导致PCB重量大，制造成本高。因此有必要开发一种新型的散热技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PCB的制造方法及PCB，能够有效提高发热元器件的散热效率，提高线路图形的设计密度，还能简化工艺流程，节省制造成本。

为达此目的，一方面，本发明提供一种PCB的制造方法，包括如下步骤：

S100、制备嵌设有散热组件的基板；

S200、在所述散热组件与所述基板的间隙内填塞填充材料，所述散热组件与所述基板未电气连通；

S300、对嵌设有所述散热组件的所述基板整体进行沉铜及电镀，所述散热组件与所述基板电气连通。

作为优选技术方案，步骤S100中嵌设有散热组件的基板的制备步骤包括：

制备具有通槽的所述基板及制备所述散热组件；

将所述散热组件嵌入所述基板的通槽中，所述散热组件与所述基板过盈配合。

作为优选技术方案，还包括：S400、对嵌设有所述散热组件的所述基板整体进行线路图形制作、阻焊及表面处理。

作为优选技术方案，具有通槽的所述基板的制备步骤包括：制备所述基板，在所述基板上加工所述通槽；

散热组件的制备步骤包括：

S101、制备散热基板，所述散热基板具有至少一组尖角，所述尖角能够过盈的卡入所述通槽的侧壁中；

S102、在所述散热基板的上表面和/或下表面镀铜层，得到所述散热组件。

另一方面，本发明还提供一种PCB，包括：

具有通槽的基板；

散热组件，其嵌设于所述通槽内，所述散热组件与所述通槽的间隙内设置填充材料，所述散热组件和所述基板的表面设有线路图形。

具体地，散热组件以嵌入的形式设置在PCB中，一方面实现散热组件与PCB基板的紧密连接，保证散热组件的稳固安装；另一方面，散热组件直接嵌入基板中的通槽内，散热组件不需做底面倒角、边缘锯齿化处理，简化了制作工艺，降低了制作成本。

具体地，散热组件与通槽之间存在间隙，在该间隙中填塞填充材料，一方面可以使散热组件与PCB基板之间无间隙连接，进一步保证散热组件的稳固安装；另一方面，在间隙中填塞充满填充材料，可以保证在后续的沉铜工艺中，铜水无法流入间隙中。

具体地，通过在散热组件表面设置线路图形，能够提高线路图形的设计密度，可有效利用散热组件上方的空间，贴设更多的发热元器件，提高PCB上电子元器件的排布密度，从而利于PCB的进一步微型化；散热组件上的线路图形上可以设置发热元器件，可以使发热元器件通过该线路图形与散热组件直接接触，发热元器件产生的热量传递至散热组件上，由于散热组件的散热效率远大于基板，从而有效提高PCB局部位置的散热效率，使元器件处于相对较低的工作温度，从而延长元器件和PCB整体的使用寿命。

具体地，通槽可以在PCB的基板上通过铣机铣削一次性完成，工艺简单、制作成本低。

作为优选技术方案，嵌设有所述散热组件的所述基板的外表面设置有板面铜层，所述板面铜层上设有所述线路图形。

具体地，该板面铜层覆盖基板整体表面，也包括填塞在间隙中的填充材料的表面，从而实现了散热组件与基板的电气连通。

作为优选技术方案，所述散热组件具有至少一组相对设置的尖角，所述尖角均过盈的卡入所述通槽的侧壁中。

具体地，通过在散热组件上设置尖角实现散热组件的嵌入式安装。在将散热组件嵌入至基板中时，通过对散热组件施加压力，将散热组件缓慢的压入通槽中，使散热组件通过尖角与通槽过盈配合，从而实现散热组件与基板的紧密贴合；并且由于散热组件的尖角会将通槽侧壁的对应位置挤压变形，变形后的基板会将散热组件牢牢的卡住，从而保证散热组件不会从基板中脱落。这种连接方式结构简单，易于实施，可有效降低PCB的制作成本。

作为优选技术方案，所述散热组件的厚度等于所述通槽的深度。

具体地，该结构设置使得散热组件的上表面以及下表面与PCB基板的板面齐平，一方面可以保证散热组件以嵌入的形式固定于基板的内部，减小了PCB的整体结构尺寸，使PCB的结构更加紧凑，从而保证了PCB的整体性，方便PCB的加工安装，同时也较为美观；另一方面，相较于现有技术中在PCB的下表面贴装或放置金属导热块的产品，本发明的PCB整体厚度大大减小，结构更加紧凑。如果通槽的深度小于散热组件的厚度，散热组件将高出PCB基板，会造成PCB的厚度增加，从而导致PCB在使用时，需要占据更大的空间；如果通槽的深度大于散热组件的厚度，散热组件与PCB基板的接触面积将会变小，散热组件与通槽的连接强度降低，散热组件容易脱落。

作为优选技术方案，所述散热组件包括散热基板和设置于所述散热基板上表面和/或下表面的铜层。

具体地，在散热基板的表面设置铜层可以有效提高散热组件的导热效率，优化PCB的散热效果。

作为优选技术方案，所述散热基板为陶瓷片。在实际应用中，散热基板还可以是铁、铝、铜等金属制成或是其它任何能够使得发热元器件的热量高效散发的材质制成。

本发明的有益效果为：

1)本发明的PCB内部嵌入高导热的散热组件，并在其上贴设发热元器件，能够将发热元器件产生的热量快速耗散掉，实现了PCB的局部高效散热，使发热元器件处于相对较低的工作温度，提高了元器件的工作可靠性，从而延长发热元器件和PCB的使用寿命；通过在散热组件上设置线路图形，能够提高线路图形的设计密度，从而利于PCB的进一步微型化和高度集成化；通过在嵌有散热组件的基板表面设置板面铜层，再整体制作线路图形，实现了散热组件上的线路图形与基板表面的线路图形的电气连通，工艺简单，电气性能可靠。

2)相比传统工艺，本发明的散热组件以过盈嵌入的方式固定于PCB内部，连接形式简单可靠，无需使用粘合固定材料；散热组件不需做底面倒角、边缘锯齿化处理，工艺流程简单、制作成本降低。

3)通过内嵌散热组件有助于减小PCB应用时的厚度，保证PCB的整体性，节省PCB的装配空间，利于PCB在更加紧凑空间或结构中的应用，同时也较为美观。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例一提供的一种PCB的制造方法的流程图；

图2为实施例二提供的PCB的结构示意图；

图3为实施例二提供的PCB的剖面示意图。

图中：

1-基板；11-芯板；12-半固化片；

2-散热组件；21-散热基板；211-尖角；22-铜层；

3-填充材料。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例提供一种PCB的制造方法，其制造流程如图1所示，包括如下步骤：

S100、制备嵌设有散热组件2的基板1。

步骤S100包括：

制备具有通槽的基板1及制备散热组件2；

将散热组件2嵌入基板1的通槽中，散热组件2与基板1过盈配合。

具体而言，具有通槽的基板1的制备步骤包括：制备基板1，并在基板1上开设通槽。

更进一步地，制备基板1的步骤包括：提供多张芯板11和半固化片12，在相邻的两张芯板11之间叠合半固化片12，然后高温高压压合制成基板1。本实施例中的基板1由两张芯板11和位于两张芯板11中间的半固化片12压合而成。

在制作好的基板1上进行局部铣削，通过铣机一次性加工出通槽。

具体地，在压合之前，制作具有内层线路图形的两张芯板11，并对芯板11进行棕化处理，然后交替叠合芯板11和半固化片12，高温高压压合制成基板1；然后在基板1上需要嵌入散热组件2的位置开设通槽。对芯板11进行棕化处理，使得芯板11的表面生成一层氧化层，以提升芯板11在压合时与半固化片12的结合力；采用铣机铣削加工出通槽。

具体而言，散热组件2的制备步骤具体包括：

S101、制备散热基板21，散热基板21具有至少一组尖角211，尖角211能够过盈的卡入通槽的侧壁中；

S102、在散热基板21的上表面和/或下表面镀铜层22，得到散热组件2。

经以上步骤制得的散热组件2的整体厚度等于上述通槽的深度，本实施例中的散热基板21选用陶瓷片。此外，散热基板21还可以是铁基板、铝基板、铜基板等金属基板或是其它任意能够使得热量高效散发的基板，在此不再一一赘述。

优选地，在将散热基板21嵌入基板1的通槽内之前，在陶瓷制成的散热基板21的上表面和/或下表面镀铜层22，具备以下优势：①陶瓷片的表面容易被污染和腐蚀，影响结合力，而铜的化学性质比较温和，不易被污染和腐蚀；镀铜层22可以抗污染和抗腐蚀；②铜层22的导热效果比陶瓷片好，镀铜层22后可以提高导热效率，优化散热效果；③陶瓷片表面的铜层22还可以对设置在陶瓷片表面的发热元器件起信号屏蔽作用。

具体而言，将散热组件2嵌入基板1中，散热组件2与基板1过盈配合，该步骤为：将散热组件2缓慢按压进通槽中，散热基板21的尖角211与通槽的内壁过盈配合，使得散热组件2在基板1中牢固安装，散热组件2的上表面以及下表面分别与基板1的上表面及下表面齐平，完成散热组件2的嵌入。需要注意的是，此时散热基板21与通槽在除尖角211的其他位置存在间隙。

优选地，基板1内嵌设的散热组件2的数量和位置，根据预设的待贴装元器件的数量而定。

S200、在散热组件2与基板1的间隙内填塞填充材料3，散热组件2与基板1未电气连通。

具体而言，在散热组件2与基板1的间隙内填塞填充材料3至将该间隙填满，并将填充材料3的上下表面打磨平整，使散热组件2与基板1之间无间隙紧密相连，但此时的散热组件2与基板1之间并未电气连通。

优选地，填充材料3采用树脂，但不局限于此，还可以采用其他绝缘的、半固化形态的材料。

S300、对嵌设有散热组件2的基板1进行机械钻孔和/或激光钻孔，并进行沉铜及电镀，散热组件2与基板1电气连通。

具体而言，对基板1采用机械钻孔的方式在基板1上钻通孔或机械盲孔，采用激光钻孔的方式在基板1上钻盲孔，并对基板1整体进行沉铜及电镀处理，使通孔或盲孔的孔壁形成孔壁铜，使基板1的各层线路图形相互电气连通。这里的沉铜及电镀处理是对嵌设有散热组件2的基板1整体进行的处理，因此，填充材料3的上下表面也实现了板面铜层的覆盖，且该板面铜层经过了电镀处理，从而使散热组件2与基板1实现电气连通。

S400、对嵌设有散热组件2的基板1整体进行线路图形制作、阻焊及表面处理。

具体而言，对嵌有散热组件2的PCB基板1整体进行线路图形制作，线路图形包括散热组件2上的线路图形以及基板1上的线路图形，上述线路图形可以包括焊盘。

具体而言，对嵌有散热组件2的基板1整体进行阻焊及表面处理，表面处理工艺可以是热风整平、有机涂覆、化学镀镍、浸金、浸银、浸锡等。由于基板1整体进行了沉铜及电镀处理，因此散热组件2上的线路图形与基板1上的线路图形电气连通。

实施例二

本实施例提供一种PCB，其根据实施例一提供的制造方法制得，其结构如图2～图3所示，包括基板1和散热组件2，基板1上开设有通槽，散热组件2嵌设于通槽内，散热组件2的上、下表面分别与基板1的上、下板面齐平，散热组件2与通槽的间隙内设置有绝缘的填充材料3，嵌设有散热组件2的基板1的上表面和下表面均设置有板面铜层，在该板面铜层上设有线路图形，线路图形可以包括焊盘。实际使用时，发热元器件贴设在散热组件2上的线路图形上，发热元器件产生的热量直接传递到散热组件2上，由于散热组件2的散热效率远大于PCB的基板1的散热效率，从而实现发热元器件的快速散热；并且散热组件2直接嵌入PCB基板1上的通槽中，散热组件2不需做底面倒角、边缘锯齿化处理，工艺简单、制作成本低。需要注意的是，本实施例中所有的“上”、“下”方向，均指PCB平铺时，如图2所示视角的上下方向。

具体地，散热组件2与通槽之间存在间隙，在该间隙中填塞填充材料3，一方面可以使散热组件2与PCB基板1之间无间隙紧密连接，进一步保证散热组件2的稳固安装；另一方面，在间隙中填塞充满填充材料3，可以保证在后续的沉铜工艺中，铜水无法流入间隙中。优选地，填充材料3采用树脂，但不局限于此，还可以采用其他绝缘的、半固化形态的材料。

可以理解的是，板面铜层可以只设置在嵌设有散热组件2的基板1的上表面或下表面，其中，板面铜层是通过沉铜、电镀工艺获得的。

如图2所示，本实施例中的基板1由两张芯板11和位于两张芯板11中间的半固化片12压合而成，当然，基板1也可以为芯板11或者包括更多张芯板11的多层板。

散热组件2包括散热基板21及设置于散热基板21上表面和下表面的铜层22，铜的化学性质比较温和、不容易腐蚀并且具有良好的导电性能，当然，也可以采用其他具有上述特性的金属材质。本实施例中散热基板21选择为陶瓷片。这是因为陶瓷的硬度较大，有利于进行嵌入工艺，可以实现与基板1牢固的连接。散热组件2的厚度等于通槽的深度，也即散热组件2的上、下表面分别与基板1的上、下表面齐平。该结构设置可以保证散热组件2以嵌入的形式固定于基板1的内部，减小了PCB的整体结构尺寸，使PCB的结构更加紧凑，从而保证了PCB的整体性。

可以理解的是，本实施例中可以只在散热基板21的上表面或下表面设置铜层22。

本实施例中，如图3所示，散热组件2具有至少一组相对设置的尖角211，尖角211过盈的卡入通槽的侧壁中，以实现散热组件2与基板1的紧密配合。具体地，散热基板21的水平截面呈正方形，包括两组相对的尖角211，通槽为方形槽，其四角为弧形设计，散热基板21的四个尖角211正对通槽内壁的四个弧角，散热基板21与通槽在直边位置存在间隙。更进一步地，通槽的尺寸大于的散热基板21的尺寸，散热基板21的四个尖角211均与基板1有部分重叠，即通槽弧角位置的对角线长度小于散热基板21对角线的长度。将散热组件2的结构如此设置，其优点在于：在将散热组件2嵌入至基板1的通槽中时，通过对散热组件2施加压力，将散热组件2缓慢的压入通槽中，由于本实施例中的散热基板21为陶瓷件，其硬度大于基板1的硬度，因此在按压过程中，陶瓷片的四个尖角211会将通槽侧壁的对应位置挤压变形，变形后的基板1将陶瓷件牢牢的卡住，实现陶瓷件与基板1的紧密配合，从而保证陶瓷片不会从通槽中脱落，并且这种过盈配合的连接方式结构简单，易于实施，可有效的降低PCB的制作成本。可以理解的是，散热基板21的尖角211可以是锐角，也可以是直角或钝角，在本实施例中为直角。在实际应用中，散热基板21还可以由铁、铝、铜等金属制成或是其它任何能够使得发热元器件的热量高效耗散的材质制成。

更进一步地，散热基板21的尖角211卡入通槽侧壁的深度为0.05mm～0.1mm。尖角211卡入通槽的侧壁的深度，即为散热组件2与通槽的单边配合过盈量，如果上述单边配合过盈量较小，当将散热组件2按压入通槽时，通槽侧壁的变形将会变小，相应的通槽的侧壁与尖角211的接触面积以及通槽侧壁因变形对于尖角211的挤压力也会变小，将导致散热组件2容易从通槽中松动脱落；如果上述单边配合过盈量较大，虽然可以使散热组件2与通槽的侧壁连接的更稳固，但是相应的，通槽的侧壁的变形将变大，也就是说将尖角211卡入通槽中时，对于基板1的损伤较大，甚至会导致整块基板1破裂。经过大量的试验表明，上述单边配合过盈量为0.05mm～0.1mm时，散热组件2和通槽的连接稳固效果较好，又不会使基板1的性能受损。

本实施例通过在散热组件2表面设置线路图形，可以使发热元器件通过该线路图形与散热组件2直接接触，进而使散热组件2的散热功能得到最大程度的体现，同时也可以有效利用散热组件2上方的空间，在散热组件2上贴设更多的发热元器件，提高空间利用率，提高PCB上元器件的排布密度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、制备嵌设有散热组件(2)的基板(1)；

S200、在所述散热组件(2)与所述基板(1)的间隙内填塞填充材料(3)，所述散热组件(2)与所述基板(1)未电气连通；

S300、对嵌设有所述散热组件(2)的所述基板(1)整体进行沉铜及电镀，所述散热组件(2)与所述基板(1)电气连通。

2.根据权利要求1所述的PCB的制造方法，其特征在于，步骤S100中嵌设有散热组件(2)的基板(1)的制备步骤包括：

制备具有通槽的所述基板(1)及制备所述散热组件(2)；

将所述散热组件(2)嵌入所述基板(1)的通槽中，所述散热组件(2)与所述基板(1)过盈配合。

3.根据权利要求1所述的PCB的制造方法，其特征在于，还包括：

S400、对嵌设有所述散热组件(2)的所述基板(1)整体进行线路图形制作、阻焊及表面处理。

4.根据权利要求2所述的PCB的制造方法，其特征在于，具有通槽的所述基板(1)的制备步骤包括：制备所述基板(1)，在所述基板(1)上加工所述通槽；

散热组件(2)的制备步骤包括：

S101、制备散热基板(21)，所述散热基板(21)具有至少一组尖角(211)，所述尖角(211)能够过盈的卡入所述通槽的侧壁中；

S102、在所述散热基板(21)的上表面和/或下表面镀铜层(22)，得到所述散热组件(2)。

5.一种PCB，其特征在于，包括：

具有通槽的基板(1)；

散热组件(2)，其嵌设于所述通槽内，所述散热组件(2)与所述通槽的间隙内设置填充材料(3)，所述散热组件(2)和所述基板(1)的表面设有线路图形。

6.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，嵌设有所述散热组件(2)的所述基板(1)的外表面设置有板面铜层，所述板面铜层上设有所述线路图形。

7.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，所述散热组件(2)具有至少一组相对设置的尖角(211)，所述尖角(211)均过盈的卡入所述通槽的侧壁中。

8.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，所述散热组件(2)的厚度等于所述通槽的深度。

9.根据权利要求5～8任一项所述的PCB，其特征在于，所述散热组件(2)包括散热基板(21)和设置于所述散热基板(21)上表面和/或下表面的铜层(22)。

10.根据权利要求9所述的PCB，其特征在于，所述散热基板(21)为陶瓷片。